Новости криптомира

Мир квантовых технологий совершил очередной значительный шаг вперед. Исследовательская группа из Университета Дьюка и компании IonQ успешно продемонстрировала создание первой полностью распределенной трехузловой квантовой сети на базе отдельных атомных кубитов. Ключевым достижением стало формирование трехстороннего запутанного состояния, известного как состояние Гринбергера-Хорна-Цайлингера (GHZ), между тремя удаленными квантовыми узлами, соединенными фотонными каналами.

Суть эксперимента

Квантовая запутанность — это феномен, при котором несколько частиц остаются взаимосвязанными на любом расстоянии, а изменение состояния одной мгновенно отражается на других. Это свойство является краеугольным камнем будущих квантовых сетей и квантового интернета. Ранее ученые уже добивались запутанности между двумя узлами, а также строили трехузловые сети на других физических платформах. Однако наш случай уникален: впервые такой результат получен для отдельных атомных кубитов, которые можно независимо контролировать, считывать и, что критически важно, масштабировать для создания вычислительных систем.

Почему это прорыв

Главная проблема современных квантовых компьютеров — масштабирование. Построить один гигантский квантовый процессор чрезвычайно сложно из-за накопления ошибок и аппаратных ограничений. Именно поэтому индустрия делает ставку на модульную архитектуру: вместо монолитного устройства создается сеть из множества квантовых узлов, соединенных фотонами. Этот подход напоминает эволюцию классического интернета, где вычислительные ресурсы распределены между тысячами серверов.

Наш эксперимент — прямой шаг в этом направлении. Мы показали, что отдельные атомные памяти могут формировать общее квантовое состояние через фотонные соединения, сохраняя при этом высокую точность операций. В ходе тестов достоверность (fidelity) запутанного состояния достигла 84–88%. Более того, нам впервые удалось закрыть так называемую «лазейку детектирования» для полностью распределенного многокомпонентного квантового состояния. Результаты также подтвердили нарушение неравенства Мермина — одного из ключевых тестов, доказывающего наличие подлинных квантовых корреляций.

Путь к квантовому интернету

Эта работа продолжает серию исследований IonQ в области фотонных квантовых соединений. Ранее компания демонстрировала запутанность между двумя удаленными ионными системами, а теперь мы расширили архитектуру до трех полноценных узлов. Хотя технология все еще далека от коммерческого внедрения, подобные эксперименты являются критически важными строительными блоками для будущих распределенных квантовых компьютеров, защищенных коммуникационных сетей и, в конечном итоге, квантового интернета.

Мнение эксперта: Достижение трехсторонней запутанности на атомных кубитах — это не просто лабораторный курьез, а фундаментальный сдвиг. Он доказывает, что модульная архитектура жизнеспособна даже на самом сложном уровне — уровне отдельных атомов. Следующий логический шаг — увеличение количества узлов и повышение точности соединений. Если темпы прогресса сохранятся, первые прототипы распределенных квантовых вычислителей могут появиться уже в ближайшие 5–7 лет.